CN108267488B - 基于氧化铜/氧化锌异质结构的气体传感器及其制备方法 - Google Patents
基于氧化铜/氧化锌异质结构的气体传感器及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108267488B CN108267488B CN201711390657.3A CN201711390657A CN108267488B CN 108267488 B CN108267488 B CN 108267488B CN 201711390657 A CN201711390657 A CN 201711390657A CN 108267488 B CN108267488 B CN 108267488B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- copper oxide
- copper
- oxide
- zinc oxide
- heterostructure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 168
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 title claims abstract description 93
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 93
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 86
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 title claims abstract description 84
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 44
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 66
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 38
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 34
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 33
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N hexamethylenetetramine Chemical compound C1N(C2)CN3CN1CN2C3 VKYKSIONXSXAKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 21
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 17
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 235000010299 hexamethylene tetramine Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000004312 hexamethylene tetramine Substances 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 10
- YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N zafuleptine Chemical compound OC(=O)CCCCCC(C(C)C)NCC1=CC=C(F)C=C1 YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 9
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 abstract description 15
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 17
- ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N acetic acid;zinc Chemical compound [Zn].CC(O)=O.CC(O)=O ZOIORXHNWRGPMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 15
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000004246 zinc acetate Substances 0.000 description 15
- 239000010408 film Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 8
- XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 1-(1-adamantyl)-3-aminothiourea Chemical compound C1C(C2)CC3CC2CC1(NC(=S)NN)C3 XIOUDVJTOYVRTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器及其制备方法，所述传感器包括ITO玻璃衬底、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层。本发明所述基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器能够利用氧化铜和氧化锌的协同作用，从而增加纳米材料的孔隙率和比表面积，还能在异质结构的界面处显示出电子结性能；氧化铜与还原性气体如硫化氢可以反应生成中间产物充当传感器的电子门，从而大大提高传感器的效率与灵敏性。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料制备与应用传感领域，涉及一种传感器，具体为一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器及其制备方法。
背景技术
一维半导体材料氧化锌具有较高的化学稳定性，并且在常温下具有较大的导带宽度和电子激发结合能。近年来，氧化锌纳米材料在催化、光电等领域成为研究热点，在太阳能电池、纳米激光、紫外光探测器和气体传感器等方面具有广阔的应用前景。作为最常用的气体传感器材料，利用氧化锌纳米材料开发出了众多类型的气体传感装置。但由单纯的氧化锌材料制备的气体传感器灵敏度以及检测极限很难满足实际使用需求，因此人们希望通过掺杂其他材料来改善氧化锌的气体传感性能。比如通过在表面沉积贵金属可以有效提高还原性气体与吸附在氧化物材料表面的氧气之间的相互作用。也可以利用氧化锌纳米材料掺杂其他金属氧化物形成异质结构，形成的异质结构不但能够增加纳米材料的孔隙率和比表面积，还能在异质结的界面处显示出电子结性能。在可掺杂的金属氧化物中，氧化铜作为P型半导体，自身也是一种传感器材料，目前已公开报道的两种传感行为为化学吸附反应和电势改变引起的化学变化。
发明内容
解决的技术问题：为了克服现有技术的缺陷，将氧化锌掺杂氧化铜形成单异质结构用于传感器，利用两者的协同作用及氧化铜与还原性气体如硫化氢可以反应生成中间产物充当传感器的电子门，从而大大提高传感器的效率与灵敏性，本发明提供了一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器及其制备方法。
技术方案：一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器，所述传感器包括ITO玻璃衬底、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层。
优选的，所述顶电极层为通过掩膜板在氧化锌纳米材料层上沉积的金属纳米线或金属薄膜层。
一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器的制备方法，包括以下步骤：
第1步、将铜纳米线原料分散至乙醇、水的其中一种或两种混合体系中，同时通入氧气加热搅拌，制得具有分支结构的氧化铜纳米线；其中铜纳米线的直径为50-100nm，长度为 10-20μm，反应温度为40-80℃；
第2步、将步骤(1)制备获得的具有分支结构的氧化铜纳米线喷涂至ITO玻璃片上，浸入晶种溶液中10min，取出干燥后放入含有六次亚甲基四胺的硝酸锌水溶液，六次亚甲基四胺的浓度为0.01-0.04M，75-90℃下反应1-3h，取出样品洗涤即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
第3步、向上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得基于氧化铜/氧化锌异质结构的气体传感器。
优选的，第1步中，采用乙醇和水的混合体系，其中二者体积比为1:1。
优选的，第2步中，所述晶种溶液为二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按摩尔比1:1:1混合溶解在乙醇中，所述醋酸锌的浓度为0.008M。
本发明所述传感器的工作原理在于：当气体通过传感器时，氧化铜/氧化锌的电阻率会发生变化，并且随着气体浓度的变化电阻也会发生改变，因此可以通过电阻的的数据可以判断出气体的浓度。
有益效果：(1)本发明所述基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器能够利用氧化铜和氧化锌的协同作用，从而增加纳米材料的孔隙率和比表面积，还能在异质结构的界面处显示出电子结性能；(2)氧化铜与还原性气体如硫化氢可以反应生成中间产物充当传感器的电子门，从而大大提高传感器的效率与灵敏性。
附图说明
图1是本发明所述基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器的结构示意图；
其中，1为ITO玻璃衬底，2为分支结构氧化铜，3为氧化锌纳米结构层，4顶电极层；
图2分支结构氧化铜的SEM扫描图；
图3氧化铜/氧化锌异质结构的SEM扫描图；
图4传感器气体响应图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器，所述传感器包括ITO玻璃衬底1、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层4，所述氧化铜/氧化锌异质结构层包括分支结构氧化铜2和氧化锌纳米结构层3。
(1)称取0.5g铜纳米线分散至800mL去离子水中，60℃水浴加热；所述铜纳米线的直径约为100nm，长度约为20μm；
(2)用气球取3L氧气，通过连接注射器不断往铜纳米线体系中通入氧气；
(3)氧化1h后，将产物抽滤并真空烘干，最终的得到氧化铜纳米线分支结构，把分支结构喷涂至玻璃片上待用；
(4)称取二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按1:1:1的摩尔比溶解在乙醇溶液中配置成浓度为0.008M的醋酸锌溶液；
(5)把喷涂好的玻璃片浸泡在由醋酸锌和乙醇配置的晶种溶液中10min，然后取出在 100℃的干燥箱中烘干，重复3次；
(6)称取六水合硝酸锌、六次亚甲基四胺按等摩尔比例溶解于去离子水中，配成0.04M 的硝酸锌溶液，把烘干的玻璃片***硝酸锌溶液中，90℃水浴反应3h，取出样品用去离子水和乙醇洗涤若干次即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
(7)将上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得氧化铜/氧化锌异质结构气体传感器。
实施例2
一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器，所述传感器包括ITO玻璃衬底1、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层4，所述氧化铜/氧化锌异质结构层包括分支结构氧化铜2和氧化锌纳米结构层3。
(1)称取0.5g铜纳米线分散至800mL乙醇中，60℃水浴加热；所述铜纳米线的直径约为100nm，长度约为20μm；
(2)用气球取3L氧气，通过连接注射器不断往铜纳米线体系中通入氧气；
(3)氧化1h后，将产物抽滤并真空烘干，最终的得到氧化铜纳米线分支结构，把分支结构喷涂至玻璃片上待用；
(4)称取二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按1:1:1的摩尔比溶解在乙醇溶液中配置成浓度为0.008M的醋酸锌溶液；
(5)把喷涂好的玻璃片浸泡在由醋酸锌和乙醇配置的晶种溶液中10min，然后取出在 100℃的干燥箱中烘干，重复3次；
(6)称取六水合硝酸锌、六次亚甲基四胺按等摩尔比例溶解于去离子水中，配成0.04M 的硝酸锌溶液，把烘干的玻璃片***硝酸锌溶液中，90℃水浴反应3h，取出样品用去离子水和乙醇洗涤若干次即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
(7)将上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得氧化铜/氧化锌异质结构气体传感器。
实施例3
一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器，所述传感器包括ITO玻璃衬底1、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层4，所述氧化铜/氧化锌异质结构层包括分支结构氧化铜2和氧化锌纳米结构层3。
(1)称取0.5g铜纳米线分散至800mL乙醇和水的等体积混合体系中，60℃水浴加热；所述铜纳米线的直径约为100nm，长度约为20μm；
(2)用气球取3L氧气，通过连接注射器不断往铜纳米线体系中通入氧气；
(3)氧化1h后，将产物抽滤并真空烘干，最终的得到氧化铜纳米线分支结构，把分支结构喷涂至玻璃片上待用；
(4)称取二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按1:1:1的摩尔比溶解在乙醇溶液中配置成浓度为0.008M的醋酸锌溶液；
(5)把喷涂好的玻璃片浸泡在由醋酸锌和乙醇配置的晶种溶液中10min，然后取出在 100℃的干燥箱中烘干，重复3次；
(6)称取六水合硝酸锌、六次亚甲基四胺按等摩尔比例溶解于去离子水中，配成0.04M 的硝酸锌溶液，把烘干的玻璃片***硝酸锌溶液中，90℃水浴反应3h，取出样品用去离子水和乙醇洗涤若干次即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
(7)将上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得氧化铜/氧化锌异质结构气体传感器。
实施例4
一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器，所述传感器包括ITO玻璃衬底1、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层4，所述氧化铜/氧化锌异质结构层包括分支结构氧化铜2和氧化锌纳米结构层3。
(1)称取0.5g铜纳米线分散至800mL乙醇和水的等体积混合体系中，90℃水浴加热；所述铜纳米线的直径约为100nm，长度约为20μm；
(2)用气球取1L氧气，通过连接注射器不断往铜纳米线体系中通入氧气；
(3)氧化1h后，将产物抽滤并真空烘干，最终的得到氧化铜纳米线分支结构，把分支结构喷涂至玻璃片上待用；
(4)称取二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按1:1:1的摩尔比溶解在乙醇溶液中配置成浓度为0.008M的醋酸锌溶液；
(5)把喷涂好的玻璃片浸泡在由醋酸锌和乙醇配置的晶种溶液中10min，然后取出在 100℃的干燥箱中烘干，重复3次；
(6)称取六水合硝酸锌、六次亚甲基四胺按等摩尔比例溶解于去离子水中，配成0.04M 的硝酸锌溶液，把烘干的玻璃片***硝酸锌溶液中，90℃水浴反应3h，取出样品用去离子水和乙醇洗涤若干次即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
(7)将上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得氧化铜/氧化锌异质结构气体传感器。
实施例5
一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器，所述传感器包括ITO玻璃衬底1、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层4，所述氧化铜/氧化锌异质结构层包括分支结构氧化铜2和氧化锌纳米结构层3。
(1)称取0.5g铜纳米线分散至800mL乙醇和水的等体积混合体系中，60℃水浴加热；所述铜纳米线的直径约为100nm，长度约为20μm；
(2)用气球取0.5L氧气，通过连接注射器不断往铜纳米线体系中通入氧气；
(3)氧化1h后，将产物抽滤并真空烘干，最终的得到氧化铜纳米线分支结构，把分支结构喷涂至玻璃片上待用；
(4)称取二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按1:1:1的摩尔比溶解在乙醇溶液中配置成浓度为0.008M的醋酸锌溶液；
(5)把喷涂好的玻璃片浸泡在由醋酸锌和乙醇配置的晶种溶液中10min，然后取出在 100℃的干燥箱中烘干，重复3次；
(6)称取六水合硝酸锌、六次亚甲基四胺按等摩尔比例溶解于去离子水中，配成0.04M 的硝酸锌溶液，把烘干的玻璃片***硝酸锌溶液中，90℃水浴反应3h，取出样品用去离子水和乙醇洗涤若干次即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
(7)将上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得氧化铜/氧化锌异质结构气体传感器。
实施例6
一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器，所述传感器包括ITO玻璃衬底1、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层4，所述氧化铜/氧化锌异质结构层包括分支结构氧化铜2和氧化锌纳米结构层3。
(1)称取0.5g铜纳米线分散至800mL乙醇和水的等体积混合体系中，40℃水浴加热；所述铜纳米线的直径约为100nm，长度约为20μm；
(2)用气球取0.5L氧气，通过连接注射器不断往铜纳米线体系中通入氧气；
(3)氧化1h后，将产物抽滤并真空烘干，最终的得到氧化铜纳米线分支结构，把分支结构喷涂至玻璃片上待用；
(4)称取二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按1:1:1的摩尔比溶解在乙醇溶液中配置成浓度为0.008M的醋酸锌溶液；
(5)把喷涂好的玻璃片浸泡在由醋酸锌和乙醇配置的晶种溶液中10min，然后取出在 100℃的干燥箱中烘干，重复3次；
(6)称取六水合硝酸锌、六次亚甲基四胺按等摩尔比例溶解于去离子水中，配成0.04M 的硝酸锌溶液，把烘干的玻璃片***硝酸锌溶液中，90℃水浴反应3h，取出样品用去离子水和乙醇洗涤若干次即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
(7)将上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得氧化铜/氧化锌异质结构气体传感器。
实施例7
一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器，所述传感器包括ITO玻璃衬底1、沉积在衬底上的氧化铜/氧化锌异质结构层和顶电极层4，所述氧化铜/氧化锌异质结构层包括分支结构氧化铜2和氧化锌纳米结构层3。
(1)称取0.5g铜纳米线分散至800mL乙醇和水的等体积混合体系中，25℃水浴加热；所述铜纳米线的直径约为100nm，长度约为20μm；
(2)用气球取0.5L氧气，通过连接注射器不断往铜纳米线体系中通入氧气；
(3)氧化1h后，将产物抽滤并真空烘干，最终的得到氧化铜纳米线分支结构，把分支结构喷涂至玻璃片上待用；
(4)称取二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按1:1:1的摩尔比溶解在乙醇溶液中配置成浓度为0.008M的醋酸锌溶液；
(5)把喷涂好的玻璃片浸泡在由醋酸锌和乙醇配置的晶种溶液中10min，然后取出在 100℃的干燥箱中烘干，重复3次；
(6)称取六水合硝酸锌、六次亚甲基四胺按等摩尔比例溶解于去离子水中，配成0.04M 的硝酸锌溶液，把烘干的玻璃片***硝酸锌溶液中，90℃水浴反应3h，取出样品用去离子水和乙醇洗涤若干次即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
(7)将上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得氧化铜/氧化锌异质结构气体传感器。
对实施例1～7所述方法制备获得的传感器进行分析，结果如下：如图2所示，其为制备氧化铜分支结构，以此为模板，枝状部分可以为后续生长氧化锌提供附着点，顺着分支结构外延生长；图3为在氧化铜分支结构基础上生长氧化锌后形成的异质结构，内部为氧化铜，外部为氧化锌；图4为以异质结构制备的传感器的气体响应曲线，气源为硫化氢气体，随着气体的流入和流出，电阻随之变化。
Claims (3)
1.一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步、将铜纳米线原料分散至乙醇、水的其中一种或两种混合体系中，同时通入氧气加热搅拌，制得具有分支结构的氧化铜纳米线；其中铜纳米线的直径为50-100nm，长度为10-20μm，反应温度为40-80℃；
第2步、将步骤（1）制备获得的具有分支结构的氧化铜纳米线喷涂至ITO玻璃片上，浸入晶种溶液中10min，取出干燥后放入含有六次亚甲基四胺的硝酸锌水溶液，六次亚甲基四胺的浓度为0.01-0.04M，75-90℃下反应1-3h，取出样品洗涤即得氧化铜/氧化锌异质结构薄膜；
第3步、向上述ITO玻璃片上的氧化铜/氧化锌异质结构薄膜覆盖掩膜板，图案化喷涂银纳米线层或蒸镀金属层，获得基于氧化铜/氧化锌异质结构的气体传感器。
2.根据权利要求1所述的一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器的制备方法，其特征在于，第1步中，采用乙醇和水的混合体系，其中二者体积比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种基于氧化铜/氧化锌异质结构的透明气体传感器的制备方法，其特征在于，第2步中，所述晶种溶液为二水合醋酸锌、甲醇、聚乙烯醇按摩尔比1:1:1混合溶解在乙醇中，所述二水合醋酸锌的浓度为0.008M。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711390657.3A CN108267488B (zh) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 基于氧化铜/氧化锌异质结构的气体传感器及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711390657.3A CN108267488B (zh) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 基于氧化铜/氧化锌异质结构的气体传感器及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108267488A CN108267488A (zh) | 2018-07-10 |
| CN108267488B true CN108267488B (zh) | 2020-08-11 |
Family
ID=62772460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711390657.3A Active CN108267488B (zh) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 基于氧化铜/氧化锌异质结构的气体传感器及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108267488B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113517374B (zh) * | 2021-06-30 | 2023-03-21 | 南京邮电大学 | 氧化锌包覆氧化铜纳米线的异质结阵列的制备方法 |
| CN113945611B (zh) * | 2021-09-06 | 2024-10-08 | 复旦大学 | 基于氧化铈颗粒修饰的氧化铜纳米线结构的异质气敏纳米材料、制备工艺及其应用 |
| CN114506873B (zh) * | 2022-01-14 | 2024-01-16 | 河北工业大学 | 一种金属有机框架衍生的CuO/ZnO纳米材料及其制备方法与应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103771899A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-05-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 氧化铜掺杂氧化锌的多孔薄膜及其制备方法 |
| CN104713915A (zh) * | 2015-03-18 | 2015-06-17 | 华中科技大学 | 一种基于叠层结构的高性能气敏传感器及其制备方法 |
| CN105568313A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 苏州大学 | 3d分枝状半导体纳米异质结光电极材料及其制备方法 |
| CN106814113A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-09 | 吉林大学 | 一种基于ZnO/CuO异质结结构纳米材料的H2S传感器及其制备方法 |
| CN107402068A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-11-28 | 南京邮电大学 | 一种基于金属纳米线/氧化锌纳米材料的紫外光传感器 |
-
2017
- 2017-12-21 CN CN201711390657.3A patent/CN108267488B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103771899A (zh) * | 2014-01-17 | 2014-05-07 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 氧化铜掺杂氧化锌的多孔薄膜及其制备方法 |
| CN104713915A (zh) * | 2015-03-18 | 2015-06-17 | 华中科技大学 | 一种基于叠层结构的高性能气敏传感器及其制备方法 |
| CN105568313A (zh) * | 2015-12-11 | 2016-05-11 | 苏州大学 | 3d分枝状半导体纳米异质结光电极材料及其制备方法 |
| CN106814113A (zh) * | 2017-03-02 | 2017-06-09 | 吉林大学 | 一种基于ZnO/CuO异质结结构纳米材料的H2S传感器及其制备方法 |
| CN107402068A (zh) * | 2017-07-03 | 2017-11-28 | 南京邮电大学 | 一种基于金属纳米线/氧化锌纳米材料的紫外光传感器 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| CuO/ZnO Nanocorals synthesis via hydrothermal technique: growth mechanism and their application as Humidity Sensor;A.Zainelabdin et al.;《Journal of Materials Chemistry》;20121231;第11583-11590页 * |
| ｎ-ZnO／ｐ-CuO同轴纳米线异质结的制备及其Ｉ-Ｖ特性;彭伟 等;《武汉大学学报（理学版）》;20130630;第59卷(第3期);第212-216页 * |
| Sensing properties of CuO-ZnO heterojunction gas sensors;Ying Hu et al.;《Materials Science and Engineering B99》;20031231;第41-43页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108267488A (zh) | 2018-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Raju et al. | Semiconductor materials and devices for gas sensors | |
| Park et al. | Enhanced H2S gas sensing performance of networked CuO-ZnO composite nanoparticle sensor | |
| Choi et al. | Dual functional sensing mechanism in SnO2–ZnO core–shell nanowires | |
| Choi et al. | Synthesis and gas sensing performance of ZnO–SnO2 nanofiber–nanowire stem-branch heterostructure | |
| Ramgir et al. | ZnO multipods, submicron wires, and spherical structures and their unique field emission behavior | |
| Van Dang et al. | Chlorine gas sensing performance of on-chip grown ZnO, WO3, and SnO2 nanowire sensors | |
| Han et al. | Synthesis and photocatalytic application of oriented hierarchical ZnO flower-rod architectures | |
| Joshi et al. | Au decorated zinc oxide nanowires for CO sensing | |
| Li et al. | Design of core–shell heterostructure nanofibers with different work function and their sensing properties to trimethylamine | |
| Wang et al. | An overlapping ZnO nanowire photoanode for photoelectrochemical water splitting | |
| Kar et al. | One-dimensional ZnO nanostructure arrays: Synthesis and characterization | |
| Kuang et al. | Tailoring the optical property by a three-dimensional epitaxial heterostructure: a case of ZnO/SnO2 | |
| Xu et al. | NiO@ ZnO heterostructured nanotubes: coelectrospinning fabrication, characterization, and highly enhanced gas sensing properties | |
| Wang et al. | Designed synthesis of In2O3 beads@ TiO2–In2O3 composite nanofibers for high performance NO2 sensor at room temperature | |
| Mali et al. | Novel synthesis and characterization of mesoporous ZnO nanofibers by electrospinning technique | |
| Zeng et al. | Hydrothermal synthesis of hierarchical flower-like SnO2 nanostructures with enhanced ethanol gas sensing properties | |
| Hsu et al. | Water-and humidity-enhanced UV detector by using p-type La-doped ZnO nanowires on flexible polyimide substrate | |
| Choi et al. | Fabrication and H2-sensing properties of SnO2 nanosheet gas sensors | |
| Yu et al. | Engineering paper-based visible light-responsive Sn-self doped domed SnO2 nanotubes for ultrasensitive photoelectrochemical sensor | |
| Xue et al. | Enhanced optical and sensing properties of one-step synthesized Pt− ZnO nanoflowers | |
| CN104597082B (zh) | 基于二维材料的杂化分级结构敏感薄膜传感器件制备方法 | |
| CN108267488B (zh) | 基于氧化铜/氧化锌异质结构的气体传感器及其制备方法 | |
| Chen et al. | ZIF-8 derived hexagonal-like α-Fe2O3/ZnO/Au nanoplates with tunable surface heterostructures for superior ethanol gas-sensing performance | |
| Tseng et al. | Fabrication of a novel microsensor consisting of electrodeposited ZnO nanorod-coated crossed Cu micropillars and the effects of nanorod coating morphology on the gas sensing | |
| CN110589875B (zh) | 基于单层有序氧化锡纳米碗支化氧化锌纳米线结构的气敏纳米材料、制备工艺及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |